学习目标
学完本篇，你会理解：
- 数组名在大多数表达式中会转换为指向首元素的指针。
arr[i]和*(arr + i)为什么完全等价。- 如何用指针遍历数组。
- 指针作为函数参数如何修改外部数组。
- 一维数组和指针到底有什么关系。
数组名通常会转换为首元素指针
前面我们学过数组：
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
现在告诉你一个关键事实：数组名 arr 在大多数表达式中会自动转换为指向首元素 arr[0] 的指针。数组本身仍不是一个指针变量。
#include <stdio.h>
int main(void) {
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
printf("arr 的值： %p\n", (void *)arr);
printf("&arr[0] 的值：%p\n", (void *)&arr[0]);
return 0;
}
这两个值是一样的。
两个例外
数组名不是指针的例外情况主要有两个：sizeof(arr) 得到整个数组的字节数；对数组名取地址 &arr 得到的是整个数组的地址，类型不同。初学阶段先记住主要规则即可。
arr[i] 和 *(arr + i) 等价
既然 arr 是首元素地址，那么 arr + i 就是第 i 个元素的地址。解引用一下，就是第 i 个元素的值：
*(arr + 0) // arr[0]
*(arr + 1) // arr[1]
*(arr + 2) // arr[2]
因此，编译器实际上把 arr[i] 处理成 *(arr + i)。甚至你还可以写成 i[arr]，因为加法满足交换律，但不推荐这种写法，太奇怪了。
#include <stdio.h>
int main(void) {
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("arr[%d] = %d, *(arr+%d) = %d\n", i, arr[i], i, *(arr + i));
}
return 0;
}
输出显示两边完全一致。
用指针遍历数组
既然数组名可以当指针用，指针自然也可以当数组名用。
#include <stdio.h>
int main(void) {
int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = arr; // p 指向 arr[0]
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("%d ", *p);
p++; // 移动到下一个元素
}
return 0;
}
也可以不移动指针，而是直接写 *(p + i)：
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("%d ", *(p + i));
}
两种写法都是对的，前者更像迭代器，后者更像索引。
指针作为函数参数
还记得值传递吗？普通变量传进函数只是副本。但数组传给函数时，传的其实是首元素地址，所以函数内部可以修改原数组：
#include <stdio.h>
void double_values(int *arr, int n) {
for (int i = 0; i < n; i++) {
arr[i] *= 2; // 等价于 *(arr + i) *= 2
}
}
int main(void) {
int nums[4] = {1, 2, 3, 4};
double_values(nums, 4);
for (int i = 0; i < 4; i++) {
printf("%d ", nums[i]);
}
return 0;
}
输出：
2 4 6 8
数组传参时退化
把数组作为参数传给函数时，它会“退化”为指针。所以函数参数写成 int arr[] 和 int *arr 是等价的。我个人更推荐写 int *arr，因为它明确表示这是个指针。
一维数组与指针的关系总结
| 写法 | 含义 |
|---|---|
arr | 首元素地址 |
&arr[0] | 首元素地址，与 arr 值相同 |
arr + i | 第 i 个元素的地址 |
*(arr + i) | 第 i 个元素的值，等价于 arr[i] |
*arr | 首元素值，等价于 arr[0] |
理解这个映射关系后，数组和指针之间很多看起来奇怪的写法都会变得自然。
常见错误
- 越界访问。
arr[5]访问了不属于数组的内存，可能崩溃也可能悄悄出错。 - 函数内用 sizeof 算数组长度。数组传参后退化为指针，
sizeof(arr)算的是指针大小，不是数组长度。长度要从外部传入。 - 误以为
arr可以被赋值。arr = p;是非法的，因为数组名不是变量，不能修改。
数组转换为指针的三个重要例外
数组名在大多数表达式中转换为首元素指针，但以下场景要特别记住：
sizeof array // 得到整个数组的字节数
&array // 得到“指向整个数组”的指针
char text[] = "hi"; // 字符串字面量用于初始化数组内容
array 转换后通常是 int *，而 &array 是 int (*)[N]。二者数值地址可能看起来相同，但类型和 +1 的步长不同。
参数写成数组并不会自动携带长度
void fill(int data[100]);
在函数参数中仍会调整为 int *data，100 通常不能让函数获知调用者实际数组长度。可靠接口要显式传入：
void fill(int *data, size_t length);
C99 的 static 数组参数可表达调用者至少提供多少元素：
void transform(size_t n, int data[static n]);
但它仍不会进行运行时自动边界检查，调用者违反约定会导致未定义行为。
指针遍历和下标遍历没有本质高下
现代编译器通常能把清楚的下标循环优化得很好。选择更能表达边界的写法，不要为了“指针一定更快”把代码改得难读。性能结论应通过基准和生成代码验证。
小结
- 数组名在表达式中通常代表首元素地址。
arr[i]本质上是*(arr + i)。- 指针可以遍历数组，数组也可以当作指针使用。
- 数组传参时退化为指针，因此函数可以修改原数组。
下一篇预告
下一篇《二级指针、函数指针与回调》会继续追踪“指针本身也是对象”这一事实，并解释函数怎样修改调用者的指针、怎样接收一段可替换行为。